微波組件自動測試系統(tǒng)的研究

李俊生

（鹽城師范學院，江蘇鹽城 224005）

隨著微波技術的發(fā)展，最為明顯的是有源相控陣雷達的發(fā)展，系統(tǒng)里的收發(fā)組件測試技術變得越來越重要。通常情況，一部相控陣雷達上最少有幾百個微波收發(fā)組件，并且在設計一套收發(fā)組件時，都要有幾十個參數(shù)測量，僅僅采用人工測量每個收發(fā)組件，至少需要兩個人才可以測試一組數(shù)據，關鍵是測試一個組件的數(shù)據就需要一兩個小時，那么測量大批量的收發(fā)組件時將需要很大的工作量。所以，在設計和生產組件的過程中，收發(fā)組件的測試技術對產品的研制、產品的進度和產品的質量等產生重要影響。

相控陣雷達系統(tǒng)的工作狀態(tài)通過程序設計仿照且利用收發(fā)組件的自動測試系統(tǒng)來實現(xiàn)，同時收發(fā)組件的對開關芯片所對應的各種控制也可以實現(xiàn)，它可以代替以往大量人力手工測試，微波組件的所有微波參數(shù)的測試完全可以實現(xiàn)。

1 微波組件自動測試系統(tǒng)的組成

1.1 硬件組成

一般人工測試儀表的選擇，通過項目指標的測試參數(shù)所需要的各種實驗儀表，我們可以得到如下清單：信號源、脈沖矢網、頻譜分析儀、電源、雙脈沖信號發(fā)生器、功率計、噪聲儀等。而自動測試系統(tǒng)清單如下：計算機、測試軟件、收發(fā)組件、定向耦合器、大功率匹配負載、衰減器、測試夾具、測試電纜和接口卡。如下圖，圖1為收發(fā)組件的自動測試系統(tǒng)的基本框圖，圖2為收發(fā)組件自動測試系統(tǒng)的實物框圖。

圖1 自動測試系統(tǒng)的基本框圖

對于每個被測的收發(fā)組件，我們要對對發(fā)射通道的發(fā)射信號的功率放大和接收通道的接收信號的增益放大都能實現(xiàn)，且也能對發(fā)射信號和接收信號進行相位和幅度的調節(jié)；此外，自動測試系統(tǒng)和微波收發(fā)組件之間要有合適的的連接接口，方便工作人員對微波收發(fā)組件進行相應的控制和饋電。所以掌握微波收發(fā)組件的組成變得非常重要。根據組件的功能，我們可以將其劃分成五個組成部分：發(fā)射功率放大通道，接收增益放大通道，限幅和幅相，環(huán)形器，電源和波控。

圖3 微波收發(fā)組件的基本邏輯框圖

如圖3微波收發(fā)組件的基本邏輯框圖，在每一個組件里的電路上，都會因為微波收發(fā)組件所工作的頻段和系統(tǒng)相關要求的不同而有所不同。最常見的區(qū)別就是頻段不同，同時器件的封裝也不一樣，所以微波收發(fā)組件的生產工藝的要求也有所不同。

一種通過混合組裝工藝組裝的封裝器件一般應用于米波段及比米波段更長的微波收發(fā)組件應用；另一種是微組裝工藝進行組裝生產的，需要大多采用裸芯片，因為是對微波收發(fā)組件的物理尺寸相對要求比較高，另外器件封裝時還會產生很多寄生參數(shù)，這對微波收發(fā)組件的工作性能影響非常較大，這是主要應用于波長比米波段更短的微波收發(fā)組件。

1.2 軟件組成

軟件主要有三個部分：儀器控制、信號控制部分和測試數(shù)據處理。

儀器控制部分現(xiàn)在主要有兩種：National instruments CWVISA ActiveX和Agilent Agt3494A ActiveX。這兩種控件使得開發(fā)軟件者很便捷的在計算機語言環(huán)境中進行程序設計；信號控制部分：通常，微波收發(fā)組件型號不同，信號控制也不同。信號控制的數(shù)據傳輸方式兩種（串行和并行）；測試數(shù)據處理：這個部分主要是用計算機顯示和操作，也可以直接用Excel格式導出，在數(shù)據處理和分析上非常方便。

2 自動測試系統(tǒng)的測試方法

2.1 發(fā)射通道功率及移向精度測試

峰值功率自動測試：測試儀表連接框圖如圖4所示，測試步驟：按圖連接好儀表和被測試組件后，使得功率測試模塊在自動測試系統(tǒng)中運行，此系統(tǒng)會同時控制信號源，被測的微波收發(fā)組件以及功率計，計算機會記錄下測試數(shù)據，并且和功率計顯示的結果一致，最終記錄下組件在不同頻率點所對應的輸出功率。

圖4 峰值功率自動測試連接框圖

發(fā)射通道移相精度的測試：如圖5所示為測試計算機和儀表的連接框圖，發(fā)射通道移相精度測試的步驟：按圖連接好測試的計算機和儀表以及被測收發(fā)組件后，使得“發(fā)射通道移相特性”測試模塊在自動測試系統(tǒng)中運行。自動測試系統(tǒng)在計算機的程序的控制下，脈沖失網和脈沖信號發(fā)生器得到控制，并記錄下被測微波組件的N個狀態(tài)下的相位特性對應的數(shù)據。

圖5 發(fā)射通道移相精度自動測試連接框圖

2.2 接收通道的增益、移相、衰減和噪聲系數(shù)測試方法

接收通道的增益、移相、衰減、輸出動態(tài)的測試：如圖6所示為測試儀表連接框圖，自動測試系統(tǒng)測試的步驟：按照框圖連接好儀表、計算機和被測的微波收發(fā)組件后，初相測試模塊，接收通道增益、移相測試模塊，衰減測試模塊、1dB壓縮點測試模塊在自動測試系統(tǒng)中運行。被測組件和矢量網絡分析儀將在自動測試系統(tǒng)得到控制，測試中記錄下矢量網絡分析儀的測試數(shù)據，其他的測試如被測微波收發(fā)組件各個頻點對應的增益，移相精度以及衰減。

圖6 接收通道增益、移相、衰減、輸出動態(tài)測試連接框圖

接收通道噪聲系數(shù)測試：如圖7所示為測試儀表和計算機的連接框圖，測試步驟：按圖連接好計算機、儀表和被測微波收發(fā)組件后，使得接收通道噪聲系數(shù)測試模塊在自動測試系統(tǒng)中運行。被測微波收發(fā)組件和噪聲系數(shù)測試儀將同時被自動測試系統(tǒng)控制。最后記錄下噪聲系數(shù)測試儀的測試對應的數(shù)據，且依次測出被測微波收發(fā)組件各個頻率點所對應的噪聲系數(shù)。

圖7 接收通道噪聲測試連接框圖

3 結束語

本文描述了微波組件的自動測試系統(tǒng)組成和功能。介紹了微波組件發(fā)射通道的自動測試方法，包括了發(fā)射通道功率和移相精度；同時也介紹了接收通道的自動測試方法，包括了增益、移相、衰減和噪聲系數(shù)。本文解決了系統(tǒng)中噪聲系數(shù)的測試，同時也解決了脈沖高功率參數(shù)測試和誤差修正等難題，該自動測試系統(tǒng)可以完成多個通道、多種頻率、多個參數(shù)參數(shù)的測試，實現(xiàn)數(shù)據自動采集，自動誤差處理、數(shù)據輸出格式多樣化。

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